Ledviny a nefron Stručný přehled o tom, jak ledviny filtrují krev a vstřebávají nazpět vodu a další molekuly.

V tomto videu bych rád pohovořil o ledvinách. Tohle je velký obrázek ledviny. Chci mluvit o tom, jak fungují, a také o nejmenší funkční jednotce ledvin, což je nefron. Takže tématem budou ledviny a nefron. Ledviny určitě znáte. Máme dvě. Lidé si je asi nejvíc spojují s tím, že nám umožňují vylučovat odpad. Také nám ale pomáhají udržovat správnou hladinu vody, množství soli nebo elektrolytů a náš krevní tlak. Zjednoduším to ale jen na vodu. Také produkují hormony a další věci, které teď nebudu detailně popisovat. Chci se zaměřit jen na první dvě funkce, které jsem zmínil, abyste pochopili základní funkci ledvin. Většina z nás má dvě ledviny. Jsou na zádech po obou stranách páteře za našimi játry. A tohle je zvětšený obrázek ledviny. Pokud si přepnete na režim celé obrazovky, skutečné ledviny nejsou tak velké. Ledvinu jsme rozpůlili, abychom viděli, co se děje uvnitř. Abyste všemu porozuměli, než začneme mluvit o nefronu, ukáži vám jednotlivé části ledviny. Tohle místo se jmenuje renální (ledvinová) kůra. Kdykoliv mluvíme o něčem, co má spojitost s ledvinami, vždy je v názvu slovo renální (ledvinový), což odkazuje na ledviny. Tohle je tedy ledvinová kůra, tato vnější část. Tohle je zase ledvinová dřeň. Dřeň pochází z prostředku. Můžete to tedy vnímat jako střed ledviny. .. Zjistíme, že hrají důležitou roli ve filtraci nebo vylučování. Mají schopnost nevylučovat tolik vody, když se snažíme odfiltrovat krev. Jak už jsem řekl, možná jste to slyšeli i od někoho jiného, funkční jednotka ledvin je nefron. .. Důvod, proč se nazývá funkční jednotkou, je, že se jedná o úroveň, na které se obě funkce dějí. Dvě základní funkce ledvin jsou vylučování a udržování hladiny vody v našem krevním systému. Teď vám ukážu, jak nefron zapadá do tohoto obrázku. Tento obrázek je z Wikipedie. snažili se tady namalovat dvojici nefronů. Nefron vypadá tedy nějak takhle. Ponořuje se do dřeně, pak jde zpět do kůry a do sběrných kanálků. Tekutina bude končit v močovodu, v močovém měchýři, který můžeme vyprázdnit, když se nám chce. Je to o délce nefronu. Věřím, že si to dokážete představit. Tady začíná, a tady se znovu zanořuje. Takže mnohonásobné nefrony toto budou dělat, ale jsou extra tenké. Tyto trubice či tyto tubuly, možná bych měl říct, jsou extrémně tenké. Průměrná ledvina obsahuje milion nefronů. .. Nelze určitě říct, že nefrony jsou mikroskopické. Mají.. minimálně jejich délku, když se zanořují.. Lze tedy říct, že tuto vzdálenost jde vidět. Pořád se jich do jedné ledviny vejde spousta. Nyní se můžeme podívat na to, jak nefron filtruje krev a ,,zajistí", že ne příliš vody nebo ne příliš prospěšných látek skončí v moči. Nakreslím nefron. Začnu takto. Začněme s průtokem krve. Krev přichází v tepně, to je tepenná kapilára, dá se říct. Takže přichází nějak takhle.. Toto se ve skutečnosti nazývá přívodná tepna. Netřeba znát názvy, ale někde byste se s tím mohli setkat. .. Krev přitéká. Pak přichází do tohoto velkého vinoucího se prostoru. Opravdu se takto vine.. Toto se nazývá glomerulus. .. A pak krev odchází odvodnou tepnou. .. Odvodná znamená pryč z centra. Přívodná vede směrem do centra, odvodná od centra. Budu o tom ještě mluvit, ale je to zajímavé, že se ještě zabýváme tepnami i teď. Je to stále okysličená krev. Normálně, když opouštíme krevní systém jako tady glomerulus, obvykle se zabýváme žilným systémem, ale tady je to stále tepenný systém. Je to pravděpodobně tím, že tepenný systém má vyšší krevní tlak, a co je třeba udělat je to, že ,,vymáčkneme" tekutinu a vše co obsahuje pryč z krve a glomerulu. Glomerulus je velmi porézní a je obklopen ostatními buňkami. Toto je něco jako průřez.. .. Je obklopen něčím jako je tato struktura, a tyto buňky si představte že jsou tady všude kolem. Samozřejmě, opravdové kapiláry mají buňky které je obklopují, takže tady jsou buňky. Takže když kreslím tyto linie, jsou to vlastně řady malých buněk. Co se dále děje je tom že krev přitéká při opravdu vysokém tlaku. Toto je porézní. Tyto buňky vně se nazývají podocyty. Jsou o něco více vybíravé v tom, co má být odfiltrováno ven, a prakticky pětina tekutin, které přitékají dovnitř, skončí v tomto prostoru který se nazývá Bowmanův prostor. Celé toto se nazývá Bowmanův váček. .. Je to koule se vstupním otvorem, kudy se kapilára dostane dovnitř, a tento prostor.. Bowmanův prostor. Je to prostor uvnitř Bowmanovo váčku, a toto celé je z buněk. Všechny tyto struktury jsou samozřejmě vytvořeny- nebo možná ne tak samozřejmě- jsou vytvořeny z buněk. Uvnitř máme filtrát. Filtrát je jen tekutina, kterábyla ,,vymáčknuta" ven z glomerulu. Nelze to ještě nazvat močí, protože je zde ještě spousta kroků, které musí nastat, abychom tuto tekutiny mohli nazvat močí. Zatím je to jen filtrát, ale v podstatě, co se dostane ven, říkal jsem něco kolem jedné pětiny tekutin, a látky které jsou v této tekutině dobře rozpustné, čili malé ionty, sodík, možná některé menší molekuly jako je glukóza, možná některé malé aminokyseliny. Je tu spousta látek, ale tyto jsem řekl jen tak pro představu. Látky, které se nefiltrují jsou třeba červené krvinky nebo větší molekuly, větší proteiny. Nefiltrují se. Víceméně se filtrují jen mikromolekuly, ty jsou součástí filtrátu, který se pak objevuje v Bowmanově prostoru. Tak, co dále dělá nefron. Bowmanův váček je něco jako začátek nefronu, jen tak pro představu naší velké ledviny, řekněme že jsme v blízkosti tepny. Toto je Bowmanův váček. Vypadá to nějak takto. Celý nefron je takto svinutý. Zanořuje se do dřeně, a pak se zase vynořuje, a nakonec pokračuje sběracím kanálkem, o něm budu mluvit více. Toto co jsem zde nakreslil je přiblížená verze této části To, co chci teď udělat, je trochu to oddálit, protože se chystám trochu vzdálit Oddálím to. Tady máme vstupující tepnu. Vše je smotáno v glomerulu, a většina krve odtéká, ale jedna pětina je filtrována a dostává se do Bowmanova váčku. Tady je Bowmanův váček. Teď jsem to trochu oddálil.. Tady máme náš filtrát. Udělám ho trochu žlutější.. .. Tento filtrát, co odtéká v tuto chvíli pryč, se občas nazývá glomerulární filtrát, protože byl filtrován v glomerulu, a byl také filtrován těmi podocyty uvnitř Bowmanova váčku. Ale nyní přejděme k proximálnímu tubulu. .. Nakreslím to takto. Samozřejmě, že to takto nevypadá, jak to mám tady.. ale takto to bude dávat větší smysl. Toto je proximální tubulus. Zní to honosně, ale proximální znamená prostě ,,blízko" a tubulus, lze říct jako malá trubice. Je to tedy malá trubice blízko začátku.. Proto se nazývá proximální tubulus. Má dvě části. Celá tato věc je často nazývána proximální zavinutý tubulus. .. To protože je celý zavinutý. Vše je vlnité. Nakreslil jsem to dvojrozměrné. Ve skutečnosti je to trojrozměrné. Ale ve skutečnosti tu je takto vlnitá část a pak tu je rovná část poblíž konce proximálního tubulu. Toto celé se tedy nazývá proximální tubulus. Toto je zavinutá část. Toto je rovná část, ale nemůžeme být moc nároční.. Ale celý tento bod této části nefronu- pamatujme si, kde se zrovna nacházíme- tento bod nefronu přesně tady- zde začíná zpětná absorpce některých látek z filtrátu, které nechceme vyloučit z těla. Nechceme vyloučit glukózu. To je složitě získaná látka, potřebná pro energii. Nechceme vyloučit nezbytně moc sodíku. Už z předchozích videí víme, že je to užitečný iont, který je často potřebný. Nechceme vyloučit aminokyseliny. Ty jsou potřebné pro tvorbu bílkovin a dalších látek. Tyto látky tedy nechceme vyloučit, takže je vstřebáváme zpět. Udělám celé video o tom, jak přesně se toto děje, ale děje se to aktivně. Protože spotřebováváme ATP, trošku si to shrneme, spotřebováváme ATP pro sodíkovou pumpu a pak se tady zapojují další látky. To je jen menší ochutnávka z toho, co se tu děje. Takže zpětná absorpce.. představte si, co se tu děje. Máte tu buňky lemující proximální tubulus. a toto z nich vyčnívá.. Udělám o tom celé video, protože to je opravdu zajímavé. Takže tady máme buňky. Na druhé straně buněk je tepenný systém, spíše tedy kapilární systém. Takže tady je kapilární systém, velice blízko buněk lemujících proximální tubulus, a tak se tyto látky aktivně pumpují, zejména sodík, ale všechno toto spotřebovává energii, pumpuje se selektivně zpět do krve, a nejspíše i trochu vody.. Takže se zpět pumpuje nějaký sodík, glukóza a také trochu vody, protože nechceme veškerou vodu vyloučit pryč. Pokud bychom veškerou vodu z filtrátu prostě vyloučili z těla ve formě moči, vylučovali bychom galony a galony vody denně, což samozřejmě nechceme. To je celá pointa. Začíná se absorpční proces. Tady vstupujeme do Henleovy kličky. A toto je, podle mě, nejvíce zajímavá část nefronu. Vstupuje tedy do Henleovy kličky, zanořuje se, a pak se opět vynořuje. Tudíž většinu délky nefronu představuje Henleova klička. Když se vrátím k tomuto diagramu, jestliže mluvím o Henleově kličce, mluvím o celé této věci. Tady můžete zahlédnout cosi zajímavého. Křižuje hranici mezi kůrou, toto světle hnědé, a dření, toto červeno oranžové tady.. a děje se to z velmi důležitého důvodu. Nakreslím to. Řekněme, že toto je hranice mezi kůrou a dření. Toto je kůra. Toto je dřeň. Takže celá funkce- vlastně jsou dvě- Henleovy kličky. .. První je ta, že činí dřeň slanou, a to pomocí aktivního pumpování solí. Aktivně pumpuje soli, a to se děje ve vzestupné části Henleovy kličky. Aktivně pumpuje soli: chlorid sodný, chlorid draselný.. chlor, dá se říct. chlorové ionty. Aktivně pumpuje tyto soli právě tady, aby byla celá dřeň slaná, pokud chceme použít terminologii osmózy- aby byla dřeň hypertonická. Je tu více rozpuštěných látek než ve filtrátu, který prostupoval tubulem. A k tomu se spotřebovává ATP. Všechny tyto věci vyžadují ATP, k aktivnímu pumpování proti koncentračnímu spádu. Toto je tedy slané a to ne bezdůvodně. Není to jen proto, aby byly odebrány soli z filtrátu, ačkoli to je také část problému, ale tím, že se tímto stává slané, vzestupná část je propustná pouze pro tyto soli a tyto ionty. Není propustná pro vodu. .. Sestupná část Henleovy kličky je propustná jen pro vodu. .. Co se stane dále? Jestli je toto všechno slané, protože vzestupná část aktivně pumpuje ven soli, co se stane s vodou, když se dostane do sestupné části? Tady je hypertonické prostředí. Voda se bude přirozeně snažit tyto koncentrační rozdíly vyvážit. O tom jsem už vytvořil celé video. Neděje se to pomocí magie. Takže voda bude- protože je tu hypertonické prostředí- více slané- a toho je zase propustné jen pro vodu- voda nechá membránu sestupné části Henleovy kličky na pokoji. Toto je hlavní část zpětné absorpce vody. Už jsem hodně přemýšlel, proč se ATP nespotřebovává k aktivnímu pumpování vody? Odpověď je- není žádná snadná cesta, jak to udělat. Biologické systémy jsou dobré ve spotřebovávání ATP k pumpování iontů, ale neumí aktivně pumpovat vodu. Voda je něco jako bariéra pro proteiny, neumí s ní zacházet. Takže řešení je učinit tuto oblast méně slanou, a to pumpováním iontů ven. Pak bude voda, pokud bude oblast propustná pouze pro voda, přirozeně odtékat pryč. Toto je tedy mechanismus získávání zpět velkého množství vody, která se odfiltruje. A důvod, proč to trvá tak dlouho, je ten, aby voda měla dostatek času se odplavit pryč, a proto se klička zanořuje hodně hluboko do této slané části. Pak opustíme Henleovu kličku a už jsme s nefronem téměř hotoví. Tady máme další zavinutý tubulus, a zkuste schválně uhádnout název toho zavinutého tubulu. Když tamto byl proximální tubulus, toto bude distální tubulus. A abych kreslil správně, opravdu prochází velice blízko Bowmanově váčku, takže to nakreslím jinou barvou... .. Distální zavinutý tubulus opravdu vede pěkně blízko Bowmanovo váčku. A ještě jednou, celé to nakreslím zavinuté dvojrozměrně, ale ve skutečnosti je to trojrozměrné. Není to takhle dlouhé, ale já jsem se potřeboval dostat odtud až sem. Toto se nazývá distální. Distální znamená dále. Je to zavinuté a je to tubulus. Toto je tedy distální zavinutý tubulus a tady se děje další zpětná absorpce: vápník a další sodík. Zpětně vstřebáváme více látek, které nechceme vyloučit. Je tu spousta látek, o kterých lze mluvit, které se zpětně vstřebávají, toto je pouze stručný přehled. Opět se vstřebává zpět i voda. Ale tady na konci, je filtrát zpracováván. Spousta vody je vzata pryč. Je to mnohem více koncentrované. Vstřebali jsme zpětně spoustu solí, elektrolytů, které chceme. Vstřebali jsme glukózu a spoustu aminokyselin. Cokoliv chceme si vezmeme. Vstřebáme to zpět. Toto je tedy víceméně odpad a voda kterou už dále nepotřebujeme. Pak se to vše vlévá do sběrného kanálku. .. Můžete si to představit jako ledvinovou skluzavku pro odpad, kde mnoho nefronů vlévá toto. Toto by mohl být distální tubulus nebo jiný nefron a toho sběrací kanálek, který je zrovna tubulus, který sbírá všechny meziprodukty nefronu. Zajímavý fakt o sběracím kanálku je ten, že se dále zanořuje do dřeně. Znovu jde do dřeně, ke slané části. Pokud mluvíme o sběracím kanálku, vrací se do dřeně, sbírá veškerý filtrát ze všech nefronů. A protože prochází tím velice slaným místem ve dřeni, máme hormon zvaný antidiuretický hormon, který může nařídit, jak porézní sběrací kanálek bude, a pokud bude velmi porézní, propustí více vody do dřeně, protože toto je slané, voda tedy odejde, pokud je toto porézní. A když se toto stane, činí to filtrát- už se tomu dá říkat moč- ještě více koncentrovaný, protože ztratíme ještě méně vody, a on dále sbírá, sbírá a sbírá, dokud neskončí tady, a neopustí ledvinu. Pak pokračuje skrz naše močovody do močového měchýře. Takže doufejme, že toho shledáte užitečným. Myslím, že nejelegantnější věc je, jak aktivně vstřebáváme nazpět vodu a podle mě, nejvíc elegantní ze všeho je Henleova klička.